甘薯淀粉同步糖化发酵生产燃料乙醇的研究
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关键 词 ： 酿酒酵母 ； 甜高粱 ； 甘薯淀粉 ；乙醇发酵 中图分类号 ： Ｑ ２ ． Ｔ ９ ０６ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： ０ １ ２—１０ （０ ２ ０ ０ ４ ０ ０ ３２ ２ １， 汽油 中添 加 清 在
琼脂 。
１３ 发 酵醪 液 的 制备 ．
的意义重大 。其 中甘薯是 一种非粮食作 物 ， 在我 国各 地均有 种植 ， 其淀粉 含量 在 ３ ％ 左右 ， ０ 甘薯来 源 广泛 ， 植成 本 种 低， 价格不会大 幅度提高 ， 因此作 为生产燃料乙醇的原料有较
大优势 。但用甘薯淀粉浓 醪发酵乙醇存在 固形物浓度增大 、
采用 同步糖 化发酵 （ Ｓ ）９方法 ， 将甘薯 淀粉 和甜高 ＳＦ ［ ３ 先
粱汁以一定的料液比进行混合 ，Ｈ值 调至 ５ ５左右 ； ｐ ． 再加入
１ ／ ０Ｕ ｇ耐高温淀粉酶 ， 迅速加热到 ８ ９ ５～ Ｏ℃ ， 液化 ４ ｉ 后 ０ｍ ｎ 降温到 ３ ７℃ ， 冷却后调节 ｐ Ｈ值 至 ４ ５ 再加入 １０Ｕ ｇ ．； ５ ／ 糖化 酶、 适量无机盐 、 氮源等进行接种发 酵。
１２ 培 养基 配方 ．
等地试用 。燃料乙醇在我 国主要利用粮食 作物玉米 、 小麦 进行生产 ， 原料紧缺 ， 并且 容易引起粮食价格上涨 ， 因此利用 非粮食的淀粉生物质或非淀粉的纤维素生物质如甘薯 、 木薯 、
甜高梁 、 甘蔗作为原料
， 进行大规模生产生 物质 燃料乙醇
种子培养基 （ Ｐ Ｙ Ｄ）配方 （ ） 葡萄糖 ２ ， １Ｌ ： ０ｇ酵母粉１ ， ０ｇ 蛋白胨 ２ ， ０ｇ琼脂 ２ ， ０ｇ蒸馏水 １０ ０ｍ ｐ ０ Ｌ，Ｈ值 ６ ０ ．。 斜面培养 基 （ Ｐ Ｄ） 方 ： Ｙ Ｄ基 础 上 添加 ２ 的 ＹＥ 配 在 Ｐ ％
１ 材 料 与 方 法
１ １ 试 验 材料 ．
数据采用 Ｓ Ｓ ３０软件进行统计分析。 Ｐ Ｓ１ ．
２ 结果 与 分 析 ２ １ 不 同料 液 比 对发 酵的 影 响 ．
将甘薯淀 粉和 甜高 粱 汁 以一定 比例混 合 调浆 后 ， 入 装 ５ ０ｍ ０ Ｌ三角瓶 中 ， 装液量为 １０ｍ 液化后降温至 ３ ０ Ｌ， ７℃后 ， 按５ ％的体积 比接种酵母菌 ， 同时加入糖化酶进行发酵 ， 摇床 转速为 １０ｒｍ ｎ 发酵时间为 ４ ， ２ ｉ ， ／ ８ｈ 发酵后测 定醪液 的乙醇
（ 河北科技师范学院生命科技学 院， 河北秦皇岛 ０６ ０ ） ６６ ０
摘要 ： 对甘薯淀粉和甜高粱汁｛ 合 原料进行 了同步糖 化 乙醇发 酵条件 的优化 。先 通过 单因素试 验探讨 了料 液 昆 比、 初始 ｐ Ｈ值 、 接种量 、 发酵温度及硫酸铵 添加 量等 因素对发酵过程 的影响 ， 然后利 用正交试验设计 确定各种 因素的 最佳 水平 ： 料液 比为 １： ． 发酵初始 ｐ ４５， Ｈ值 ５ ５ 硫酸铵 添加量 ０ ３ ， ．， ． ％ 发酵温度 ３ ２℃ ， 种量 ３ ， 酵时 间 ３ 。 接 ％ 发 ６ｈ 经 ５Ｌ发酵罐发酵验证 ， 乙醇浓度为 １． ％ ， ４ ８ 发酵效率达 ８ ． ％。 ９５
量 ×１ ０ 。 ０％
笔者所在 实 验 室筛 选 到 １株 耐 高温 高 产 酒精 酵母 菌 （ ａｃａｏ ｙｅ ｃ ｅｉａ）Ｔ Ｓｃｈ ｒ ｃｓ ｅ ｖ ｉｅ Ｙ一１ ， ｍ ｒ ｓ ２ 适合用于甘薯淀 粉发酵生 产燃料 乙醇 ， 前期 已通过试验 确定 了甘薯淀粉 的液化和糖化 条件。在此基础上本试 验选用甘薯 淀粉为原料 ， 用甜高粱 采 汁代替水作 为拌料 液发酵来 制备 乙醇 ， 探讨 了料液 比、 初始 ｐ Ｈ值 、 接种量、 发酵温度 及硫酸铵 添加 量等因素对发 酵过程 的影响 ， 为下一步发酵工艺的改进 和放大试 验提供参考 。
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２ ６． ４ － — —
江苏农业科学
２１ ０ ２年第 ４ ０卷第 ５期
朱英波， 史凤玉 ， 武云鹏， 等．甘薯淀粉 同步糖 化发酵生产燃料乙醇的研 究［ ］ Ｊ ．江苏农业科学 ，０２，０ ５ ：４ ２ １ ４ （ ）２ ６—２９ ４
甘薯淀粉 同步糖化发酵生产燃料 乙醇 的研究
朱英 波 ，史凤 玉 ， 云鹏 ， 武 龙 茹 ， 亚科 乔
１４ 分 析 方 法和 数 据 统计 ．
薯淀粉和甜高粱汁混合原料 同步糖化发酵 （ Ｓ ） ＳＦ 乙醇 的研究
还未 见 报 道 。
ｐ Ｈ值用 ｐ Ｓ一 Ｈ ２精密酸度计进行 测定 ； 原糖浓度采用 还 ３ ５一二硝基水杨酸 （ Ｎ ）比色法” ， Ｄ Ｓ 进行测定 ； 总糖浓度用
酸水解法 进行测定 ， 水解后再 用 Ｄ Ｓ比色 法测还 原糖浓 Ｎ 度； 乙醇浓度用气相色谱法 进 行测定 ， 理论 乙醇产量 （ ， ％ Ｖ： ）＝总糖 含量 （ ， ： ）×乙醇 系数 （ ． １ ）／ Ｖ ％ Ｗ Ｖ ０ ５ １ 乙醇 密 度 （ ． ８ ； 酵 效 率 ＝实 际 乙 醇 产 量／ 论 乙 醇 产 ０ ７９） 发 理
１ ％ 一１％ 乙醇 所 形成 的 乙醇 汽 油 已 在我 国东 北 、 京 、 海 ０ ５ 北 上
７．％ ； ２ ４ 甜高粱汁 ， 河北科技师范学院生命科技学 院作物遗传 育种组提供 ， 锤度 １ ， ９。 总糖分含 量（ 以还原糖计 ）４ ２ ； １．％ 所用酶类 ，００ ０Ｕ ｇ 化酶 、００ ０ Ｕ ｍ ５ ０ ／ 糖 ２ ０ ／ Ｌ耐高 温淀粉 酶 ， 无锡酶制剂厂生产 ； 其他药 品与试剂均为国产分析纯 。
流 动性 差 的缺 点 ， 容易发 生沉 淀 ， 且 因此不利 于大罐连 续发
酵； 而甜高粱汁 的含糖量较低 ， 直接发酵生产所得乙醇浓度较 低， 且蒸馏 时耗能大 ， 因此也不适 合直接用于乙醇发 酵。 目前 国内有关混合原料发酵的研究较少。易弋等对木薯粉与糖蜜 混合发酵生产柠檬酸进行 了研 究 ； 申乃坤等对木薯 粉甘蔗 汁混合原料同步糖化发酵 乙醇工艺进行 了研 究 ； 目前 对甘
琼脂 。
１３ 发 酵醪 液 的 制备 ．
的意义重大 。其 中甘薯是 一种非粮食作 物 ， 在我 国各 地均有 种植 ， 其淀粉 含量 在 ３ ％ 左右 ， ０ 甘薯来 源 广泛 ， 植成 本 种 低， 价格不会大 幅度提高 ， 因此作 为生产燃料乙醇的原料有较
大优势 。但用甘薯淀粉浓 醪发酵乙醇存在 固形物浓度增大 、
采用 同步糖 化发酵 （ Ｓ ）９方法 ， 将甘薯 淀粉 和甜高 ＳＦ ［ ３ 先
粱汁以一定的料液比进行混合 ，Ｈ值 调至 ５ ５左右 ； ｐ ． 再加入
１ ／ ０Ｕ ｇ耐高温淀粉酶 ， 迅速加热到 ８ ９ ５～ Ｏ℃ ， 液化 ４ ｉ 后 ０ｍ ｎ 降温到 ３ ７℃ ， 冷却后调节 ｐ Ｈ值 至 ４ ５ 再加入 １０Ｕ ｇ ．； ５ ／ 糖化 酶、 适量无机盐 、 氮源等进行接种发 酵。
１２ 培 养基 配方 ．
等地试用 。燃料乙醇在我 国主要利用粮食 作物玉米 、 小麦 进行生产 ， 原料紧缺 ， 并且 容易引起粮食价格上涨 ， 因此利用 非粮食的淀粉生物质或非淀粉的纤维素生物质如甘薯 、 木薯 、
甜高梁 、 甘蔗作为原料
， 进行大规模生产生 物质 燃料乙醇
种子培养基 （ Ｐ Ｙ Ｄ）配方 （ ） 葡萄糖 ２ ， １Ｌ ： ０ｇ酵母粉１ ， ０ｇ 蛋白胨 ２ ， ０ｇ琼脂 ２ ， ０ｇ蒸馏水 １０ ０ｍ ｐ ０ Ｌ，Ｈ值 ６ ０ ．。 斜面培养 基 （ Ｐ Ｄ） 方 ： Ｙ Ｄ基 础 上 添加 ２ 的 ＹＥ 配 在 Ｐ ％
１ 材 料 与 方 法
１ １ 试 验 材料 ．
数据采用 Ｓ Ｓ ３０软件进行统计分析。 Ｐ Ｓ１ ．
２ 结果 与 分 析 ２ １ 不 同料 液 比 对发 酵的 影 响 ．
将甘薯淀 粉和 甜高 粱 汁 以一定 比例混 合 调浆 后 ， 入 装 ５ ０ｍ ０ Ｌ三角瓶 中 ， 装液量为 １０ｍ 液化后降温至 ３ ０ Ｌ， ７℃后 ， 按５ ％的体积 比接种酵母菌 ， 同时加入糖化酶进行发酵 ， 摇床 转速为 １０ｒｍ ｎ 发酵时间为 ４ ， ２ ｉ ， ／ ８ｈ 发酵后测 定醪液 的乙醇
（ 河北科技师范学院生命科技学 院， 河北秦皇岛 ０６ ０ ） ６６ ０
摘要 ： 对甘薯淀粉和甜高粱汁｛ 合 原料进行 了同步糖 化 乙醇发 酵条件 的优化 。先 通过 单因素试 验探讨 了料 液 昆 比、 初始 ｐ Ｈ值 、 接种量 、 发酵温度及硫酸铵 添加 量等 因素对发酵过程 的影响 ， 然后利 用正交试验设计 确定各种 因素的 最佳 水平 ： 料液 比为 １： ． 发酵初始 ｐ ４５， Ｈ值 ５ ５ 硫酸铵 添加量 ０ ３ ， ．， ． ％ 发酵温度 ３ ２℃ ， 种量 ３ ， 酵时 间 ３ 。 接 ％ 发 ６ｈ 经 ５Ｌ发酵罐发酵验证 ， 乙醇浓度为 １． ％ ， ４ ８ 发酵效率达 ８ ． ％。 ９５
量 ×１ ０ 。 ０％
笔者所在 实 验 室筛 选 到 １株 耐 高温 高 产 酒精 酵母 菌 （ ａｃａｏ ｙｅ ｃ ｅｉａ）Ｔ Ｓｃｈ ｒ ｃｓ ｅ ｖ ｉｅ Ｙ一１ ， ｍ ｒ ｓ ２ 适合用于甘薯淀 粉发酵生 产燃料 乙醇 ， 前期 已通过试验 确定 了甘薯淀粉 的液化和糖化 条件。在此基础上本试 验选用甘薯 淀粉为原料 ， 用甜高粱 采 汁代替水作 为拌料 液发酵来 制备 乙醇 ， 探讨 了料液 比、 初始 ｐ Ｈ值 、 接种量、 发酵温度 及硫酸铵 添加 量等因素对发 酵过程 的影响 ， 为下一步发酵工艺的改进 和放大试 验提供参考 。
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２ ６． ４ － — —
江苏农业科学
２１ ０ ２年第 ４ ０卷第 ５期
朱英波， 史凤玉 ， 武云鹏， 等．甘薯淀粉 同步糖 化发酵生产燃料乙醇的研 究［ ］ Ｊ ．江苏农业科学 ，０２，０ ５ ：４ ２ １ ４ （ ）２ ６—２９ ４
甘薯淀粉 同步糖化发酵生产燃料 乙醇 的研究
朱英 波 ，史凤 玉 ， 云鹏 ， 武 龙 茹 ， 亚科 乔
１４ 分 析 方 法和 数 据 统计 ．
薯淀粉和甜高粱汁混合原料 同步糖化发酵 （ Ｓ ） ＳＦ 乙醇 的研究
还未 见 报 道 。
ｐ Ｈ值用 ｐ Ｓ一 Ｈ ２精密酸度计进行 测定 ； 原糖浓度采用 还 ３ ５一二硝基水杨酸 （ Ｎ ）比色法” ， Ｄ Ｓ 进行测定 ； 总糖浓度用
酸水解法 进行测定 ， 水解后再 用 Ｄ Ｓ比色 法测还 原糖浓 Ｎ 度； 乙醇浓度用气相色谱法 进 行测定 ， 理论 乙醇产量 （ ， ％ Ｖ： ）＝总糖 含量 （ ， ： ）×乙醇 系数 （ ． １ ）／ Ｖ ％ Ｗ Ｖ ０ ５ １ 乙醇 密 度 （ ． ８ ； 酵 效 率 ＝实 际 乙 醇 产 量／ 论 乙 醇 产 ０ ７９） 发 理
１ ％ 一１％ 乙醇 所 形成 的 乙醇 汽 油 已 在我 国东 北 、 京 、 海 ０ ５ 北 上
７．％ ； ２ ４ 甜高粱汁 ， 河北科技师范学院生命科技学 院作物遗传 育种组提供 ， 锤度 １ ， ９。 总糖分含 量（ 以还原糖计 ）４ ２ ； １．％ 所用酶类 ，００ ０Ｕ ｇ 化酶 、００ ０ Ｕ ｍ ５ ０ ／ 糖 ２ ０ ／ Ｌ耐高 温淀粉 酶 ， 无锡酶制剂厂生产 ； 其他药 品与试剂均为国产分析纯 。
流 动性 差 的缺 点 ， 容易发 生沉 淀 ， 且 因此不利 于大罐连 续发
酵； 而甜高粱汁 的含糖量较低 ， 直接发酵生产所得乙醇浓度较 低， 且蒸馏 时耗能大 ， 因此也不适 合直接用于乙醇发 酵。 目前 国内有关混合原料发酵的研究较少。易弋等对木薯粉与糖蜜 混合发酵生产柠檬酸进行 了研 究 ； 申乃坤等对木薯 粉甘蔗 汁混合原料同步糖化发酵 乙醇工艺进行 了研 究 ； 目前 对甘
